海水温

海水温は、地球規模の気候システム、海流、海洋生物の生息環境において重要な役割を果たしています。海水温は、水深、地理的位置、季節によって異なります。海水温だけでなく、塩分濃度も異なります。一般的に、暖かい表層水は、冷たい深層水や極地水よりも塩分濃度が高くなります。^{[ 2 ]}極地では、海水の表層は冷たく淡水です。^{[ 3 ]}深層水は、地球の海洋の表面より深いところにある冷たく塩分濃度の高い水です。この水は、0～3 ℃程度の均一な温度です。 ^{[ 4 ]}海水温は、海面に降り注ぐ太陽放射量にも左右されます。熱帯では、太陽がほぼ真上にあるため、表層の温度は30 ℃（86 °F）を超えることがあります。極地付近では、海氷と平衡状態にある温度は約-2 ℃（28 °F）です。     

海洋では、大規模な水の循環が継続的に行われています。その一部が熱塩循環（THC）です。これは、表面の熱と淡水の流入によって生じる地球規模の密度勾配によって駆動されます。^{[ 5 ] [ 6 ]}暖かい表面海流は、熱帯から離れるにつれて冷えていきます。これは、水が密度が高くなり沈むことによって起こります。温度と密度の変化により、冷たい水は深層海流として赤道に向かって戻ります。そして、最終的には再び表面に向かって湧き上がります。

海洋温度という用語は、あらゆる深度における海洋の温度を指します。また、表面付近から離れた深層部の海洋温度を指す場合もあります（この場合、深層水温と同義です）。

気候変動の結果として海洋が温暖化していることは明らかであり、この温暖化の速度は増加している。^{[ 7 ] : 9 [ 8 ]}海洋の表層（700m以上）が最も速く温暖化しているが、温暖化傾向は海洋全体に広がっている。2022年には、世界の海洋は人類が記録した中で最も高温になった。^{[ 9 ]}

海水温と溶存酸素濃度は、海洋の多くの側面に大きな影響を与えます。これら2つの重要なパラメータは、海洋の一次生産性、海洋炭素循環、栄養循環、海洋生態系に影響を与えます。^{[ 13 ]}これらは塩分濃度と密度と連携して、さまざまなプロセスを制御します。これには、混合と成層、海流、熱塩循環が含まれます。

海洋熱量

専門家は、異なる水深における海水温を用いて海洋の熱量を算出する。

海洋熱量（OHC）または海洋熱吸収量（OHU）は、海洋が吸収して蓄積するエネルギーです。^{[ 15 ]}これは地球温暖化の重要な指標です。^{[ 16 ]}海洋熱量は、さまざまな場所と深さで海水温を測定し、海洋盆地または海洋全体にわたってエンタルピーエネルギーの変化の面積密度を積分することによって計算されます。^{[ 17 ]}

1971年から2018年の間に、海洋熱量の着実な上昇傾向^{[ 18 ]}が地球温暖化による地球の過剰エネルギーの90%以上を占めた。 ^{[ 19 ] [ 20 ]}科学者たちは、1961年から2022年までの温暖化傾向を0.43  ±  0.08  W/m²と推定しており、10年あたり約0.15  ±  0.04  W/m²のペースで加速している 。^{[ 21 ]} 2020年までに、増加したエネルギーの約3分の1が700メートルより深いところまで伝播した。^{[ 22 ] [ 23 ]} 2000メートルまでの海洋熱量の観測値上位5つは すべて2020年から2024年の期間に発生した。^{[ 18 ]}この増加の主な要因は、人為的な温室効果ガスの排出である。^{[ 24 ] : 1228}

海水温を測定する方法は様々です。^{[ 25 ]}海面下では、一般的な温度を測定するだけでなく、測定深度も具体的に参照することが重要です。深度によって温度が大きく変化するためです。これは特に日中に顕著です。この時間帯は風速が弱く日照量が多いため、海面に暖かい層が形成され、深度が増すにつれて温度が大きく変化する可能性があります。専門家は、このような日中の強い垂直方向の温度勾配を日周躍層と呼んでいます。^{[ 26 ]}

基本的な手法は、温度やその他のパラメータを電子的に測定する装置を降下させることです。この装置はCTDと呼ばれ、導電率、温度、深度の略です。^{[ 27 ]}この装置は、導電ケーブルを介してデータを船に継続的に送信します。この装置は通常、採水ボトルを含むフレームに取り付けられています。2010年代以降、グライダーや小型潜水艇などの自律型ビークルがますます利用可能になっています。これらは同じCTDセンサーを搭載していますが、調査船とは独立して動作します。正確なプロファイリングには、非常に速い応答時間のセンサーが必要です。時定数の遅いセンサーを急速に降下させると、「ヒステリシス」効果が発生します。これは、降下中に測定された温度が高すぎ、上昇中に低すぎるように見える歪みです。^{[ 28 ]}

科学者は、研究船から係留グライダーやアザラシにCTDシステムを展開することができます。^{[ 29 ]}研究船では、導電ケーブルを通してデータを受信します。他の方法では、テレメトリーを使用します。

海面温度を測定する方法は他にもあります。^{[ 30 ]}この表層付近では、温度計や分光器を備えた衛星を使用して測定が可能です。気象衛星は1967年からこのパラメータの測定に利用されています。科学者たちは1970年に最初のグローバル合成図を作成しました。^{[ 31 ]}

高分解能放射計（AVHRR）は、宇宙から海面水温を測定するために広く用いられている。^{[ 25 ]： 90}

さまざまな深度で海水温を測定するためのさまざまな装置があります。これらには、ナンセンボトル、バチサーモグラフ、CTD、または海洋音響トモグラフィーが含まれます。係留ブイや漂流ブイも海面水温を測定します。例としては、グローバルドリフタープログラムや国立データブイセンターによって展開されているものがあります。世界海洋データベースプロジェクトは、世界のすべての海洋の温度プロファイルの最大のデータベースです。^{[ 32 ]}

小型の深海アルゴフロート試験艦隊は、測定能力を約6000メートルまで拡張することを目指している。本格的に運用されれば、海洋の大部分の温度を正確にサンプリングできるようになる。^{[ 33 ] [ 34 ]}

船舶やブイで最も頻繁に用いられる測定方法は、サーミスタと水銀温度計である。^{[ 25 ]： 88}科学者は、水面温度を測定するために水銀温度計をよく使用する。水銀温度計は、船の側面から水中に投下するバケツに入れることができる。より深い水温を測定するには、ナンセン瓶に入れる。^{[ 25 ]： 88}

科学者たちは、先カンブリア時代には海水温が現在よりもはるかに高かったと考えている。このような温度復元は、岩石サンプル中の酸素およびケイ素同位体から得られる。^{[ 50 ] [ 51 ]}これらの復元によると、 20億～35億年前の海洋の温度は55～85  ℃であった。その後、 10億年前までに10～40℃のより穏やかな温度に冷えた。先カンブリア時代の生物から復元されたタンパク質も、古代世界が現在よりもはるかに温暖であったという証拠を提供している。^{[ 52 ] [ 53 ]}    

約5億3880万年前のカンブリア爆発は、地球上の生命の進化における重要な出来事でした。この出来事は、科学者たちが海面温度が約60  ℃に達したと考えている時期に起こりました。^{[ 54 ]}このような高温は、現代の海洋無脊椎動物の耐熱上限である38  ℃を超えています。このような高温は、大規模な生物学的革命を阻害します。^{[ 55 ]}

白亜紀後期、1億年前 から 6600万年前にかけて、地球の平均気温は過去2億年ほどで最高レベルに達した。^{[ 56 ]}これは恐らくこの時期の大陸の配置の結果であろう。これにより海洋の循環が改善された。このため大規模な氷床の形成が抑制された。^{[ 57 ]}

酸素同位体データベースのデータによると、地質時代には7回の地球温暖化イベントがあった。これらには、後期カンブリア紀、前期三畳紀、後期白亜紀、暁新世-始新世境界が含まれる。これらの温暖化期間には、海面は現在よりも約5～30℃高かった。^{[ 13 ]}

• 地球表面温度– 地球表面の平均温度 
• 海洋熱波– 海洋における異常な高温現象 
• 海流– 海水の方向性のある大量流 
• 海面表面温度– 海洋学における量 
• 湧昇– 風によって海水が移動する海洋現象